长期时效温度对一种单晶高温合金组织和拉伸性能的影响

在定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试棒,标准热处理后分别在980 ℃,1 070 ℃,1 100 ℃和1 140 ℃长期时效处理500 h,研究了不同温度长期时效后合金的显微组织和1 100 ℃的拉伸性能.结果表明合金在不同温度长期时效后,γ′相发生粗化或筏排化.随着时效温度增加,γ′相粗化或筏排化程度增加,γ′相体积分数减少,γ相基体通道变宽.在980 ℃长期时效500 h后,无TCP相析出;1 070 ℃,1 100 ℃,1 140 ℃长期时效500 h后,有针状TCP相析出.随着长期时效温度增加,TCP相含量增加.随着时效温度升高,合金拉伸强度降低,拉伸延伸率先增加后在1 140 ℃时效时又降低.长期时效后γ′相粗化或筏排化、γ′相含量减少和TCP相析出是合金拉伸强度降低的主要原因.      

DD407单晶高温合金760℃拉伸性能的各向异性

研究了具有[001]、[011]和[111]取向以及[001]附近取向的DD407单晶高温合金经过热处理后,在760℃温度下的拉伸性能。结果表明,该合金具有明显的拉伸性能各向异性：[001]取向上表现出了最高的屈服强度和抗拉强度;当取向逐渐偏离[001]时,强度开始降低,但在相同的偏离角度内,偏向[111]取向的试样具...     

Al含量对镍基单晶高温合金组织 和持久性能的影响

采用选晶法在定向凝固炉中制备了5.6 % Al和6.0 % Al的2种单晶高温合金,保持其它合金元素含量相同,热处理后在1 040 ℃长期时效800 h,采用扫描电镜研究了Al含量对合金共晶含量、热处理组织、长期时效组织和持久性能的影响.结果表明,随着Al含量增加,合金铸态组织中的共晶含量稍有增加,热处理组织中枝晶干γ′相无明显变化,枝晶间的γ′相稍有增大.随着Al含量增加,合金时效组织中TCP相析出量增加,枝晶间γ′相筏排化倾向增加,合金的组织稳定性变差.随着Al含量增加,合金的持久寿命增加,延伸率和断面收缩率减小.      

第二代单晶高温合金DD6的拉伸性能

研究了低成本的第二代单晶高温合金DD6的拉伸性能.结果表明[001]取向DD6合金的屈服强度与国外实际应用的第二代单晶高温合金的屈服强度相当;室温至760℃,DD6合金的屈服强度基本相同;在760～850℃范围内,随着温度升高,屈服强度提高;850℃时,合金的屈服强度达到最大值,即1030 MPa;当温度超过850℃后,随着温度的升高,DD6合金的屈服强度显著降低.     

Mo含量对第四代单晶高温合金 组织及稳定性的影响

为优化第四代单晶高温合金的Mo含量，在真空定向凝固炉中采用选晶法制备1 % Mo和3 % Mo的2种单晶高温合金, 采用JMatPro软件计算了不同Mo含量合金相图，通过扫描电镜和能谱仪研究Mo含量对合金凝固特征，铸态组织，热处理组织和1 100 ℃/1 000 h长期时效组织的影响.结果表明，随着Mo含量增加，固液相线下移，糊状区变宽，γ′相和TCP相含量增加；铸态合金中共晶含量减少，γ相尺寸减小，其均匀化和立方化程度稍有增加；此外，热处理组织中γ′相立方化程度增加，长期时效组织中TCP相析出量增加，合金的组织稳定性下降.      

变形速度及晶粒度对GH4169合金高温拉伸性能和组织的影响

研究了温度、拉伸速度、原始晶粒度对GH4169合金高温拉伸性能和组织的影响。随拉伸速度的提高，合金的强度升高，塑性下降。原始粗晶组织的强度明显高于原始细晶的相应值，而塑性则相应不同程度下降。在动态再结晶温度以上的950—980℃，原始细晶组织试样适量变形区具有均匀的10—13级晶粒。890℃、950℃和1030℃适量变形部位在正常热处理过程中晶界δ相分别呈大量聚集针状、适量短棒与小颗粒状和少量小片与薄膜状的析出特征。在热模锻条件下，选用合适的该合金细晶坯料，950℃左右的模具温度，预计锻件可获得均匀细小的晶粒和良好的晶界状态与性能。     

Nb含量对GH4169合金组织和拉伸性能的影响

采用真空感应熔炼、锻造、轧制、热处理等工艺得到Nb元素含量分别为4.99%、5.13%、5.34%、5.50%的四种GH4169合金,研究了Nb元素含量对GH4169合金组织和拉伸性能的影响。结果表明:随着Nb元素含量的增加,GH4169合金两组室温屈服强度和抗拉强度的均值分别由1124.5 MPa和1402 MPa提高至1152.5 MPa和1489 MPa,两组650℃屈服强度和抗拉强度的均值分别由867.5 MPa和1035 MPa提高至975.0 MPa和1105 MPa,室温拉伸塑性略有降低,但650℃拉伸塑性几乎无变化,说明Nb元素含量的增加促进了主要强化相γ″的析出和长大,同时金相观察表明同样促进了晶界δ相的析出。     

倒双级时效对镍基高温合金组织及高温拉伸性能的影响

 研究了固溶+两段时效热处理工艺对镍基高温合金组织及性能的影响。结果表明：镍基高温合金中的γ′相粒子半径大于40 nm时，位错与γ′相的交互作用由切割机制转变为绕过机制，合金强度明显降低；γ′相的长大规律符合Oswald熟化过程规律；合金在第二段时效过程中，晶界碳化物转变成颗粒状，使其塑性显著提高。     

试样尺寸对一种单晶高温合金组织的影响

 通过制备两种不同尺寸单晶试样的凝固试验,研究了试样尺寸对DD3单晶高温合金组织的影响。结果表明,在相同的凝固工艺条件下,试样尺寸增大,合金的一次枝晶间距和二次枝晶间距变大,合金元素的偏析程度稍有增加,枝晶干和枝晶间的铸态γ′相尺寸稍有增大,显微疏松无明显改变,共晶的尺寸和含量增加;经相同的热处理工艺处理后,试样尺寸增大,合金枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸稍有增大。     

铸型温度对单晶高温合金叶片凝固组织的影响

在高温度梯度真空定向凝固炉中,采用螺旋选晶法通过3种不同铸型温度分别制备了[001]取向的DD6单晶高温合金叶片,利用光学显微镜和扫描电镜观察了不同工艺条件下合金的铸态组织,研究了铸型温度对单晶高温合金凝固组织的影响。结果表明,随着铸型温度的升高,合金的一次枝晶间距和二次枝晶间距变小,合金元素的偏析程度降低,枝晶干和枝晶间的铸态γ′相尺寸减小,共晶的尺寸和含量稍有减小,显微疏松的尺寸和体积分数稍有减小。     

Effect of cellular recrystallization on tensile properties of a nickel-based single crystal superalloy containing Re and Ru

A nickel-based single crystal superalloy containing Re and Ru was cast in a directional solidification furnace.The single crystal specimens after standard heat treatment were grit blasted with different pressures and then heat treated at 1100°C for 4 hunder vacuum condition.The evolution of recrystallized microstructure and its effect on the tensile properties at 850 and 980°C were investigated.After heat treatment,the cellular microstructure was observed,and the thickness of the cellular recrystallization zone increases with the increase in grit blasting pressure.The appearance of the cellular structure undermines the tensile properties.Both the tensile strength and elongation decrease with increasing the thickness of the cellular structure.The recrystallized grain boundaries can act as the channels for the crack initiation and propagation during tensile test.The low bearing capacity of recrystallized layers and the local stress concentration resulting from the notch effect of cracking were the main reasons for the decrease of tensile properties.     

碳含量对GH4199合金拉伸、持久性能及组织的影响

研究了碳含量对镍基变形高温合金GH4199拉伸、持久性能及显微组织的影响,并对碳含量变化所引起的组织及性能改变的原因进行了分析.结果表明:增加碳含量会阻止晶粒度长大,并明显改变碳化物的数量、形状及分布,碳化物类型主要以(W, Mo)6C为主,800℃长期时效500h后有M23C6析出,较低的碳含量对合金的拉伸及持久性能是有利的.     

碳对GH4199合金组织及拉伸性能的影响

采用金相显微镜和扫描镜研究了不同碳含量的GH4199合金的显微组织，采用拉伸实验测定了合金的室温拉伸性能，研究了碳含量对显微组织及拉伸性能的影响。结果表明，调整碳含量明显改变合金的晶粒度及碳化物的形状和类型，影响合金的室温拉伸性能；合适的碳含量可以阻止晶粒度长大，并且形成类球状的碳化物，有利于合金的强度、塑性的良好匹配。     

一种单晶高温合金的组织和持久性能

研究了一种第二代单晶高温合金的显微组织和不同条件下的持久性能.研究结果表明合金铸态组织由γ相、γ′相和共晶相组成.完全热处理后,无共晶和初熔,γ′相立方化较好.合金不同条件下持久性能良好.在760 ℃/800 MPa条件下持久断裂为类解理断裂,而合金980 ℃/250 MPa、1 100 ℃/140 MPa的高温持久断裂显示出韧窝断裂特征.持久断裂组织分析表明,在760 ℃/800 MPa条件下,γ′相仍保持立方状.在980 ℃/250 MPa条件下,γ′相发生筏排化.在1 100 ℃/140 MPa条件下,γ′相筏排化更严重.      

固溶温度对GH4202合金组织及拉伸性能的影响

为充分挖掘沉淀强化型镍基高温合金GH4202管材性能,以满足我国航天新型发动机的要求,研究了固溶处理温度对合金组织及拉伸性能的影响规律.结果表明,在1 050~1 075℃范围固溶处理后合金晶粒度无明显变化,当固溶温度升至1 100℃时,合金局部出现异常晶粒长大,当固溶温度达到1 150℃时,合金晶粒均匀长大.随固溶温度升高,合金晶界硼、碳化物数量明显减少,由链状向孤立的颗粒状转变.随固溶温度升高,GH4202合金室温及高温拉伸强度均呈降低趋势,尤其以屈服强度降低幅度最为显著.合金的室温面缩率随固溶温度升高而降低,且降低幅度较大,但室温断裂延伸率变化并不显著;700℃下合金的断面收缩率与断裂延伸率随固溶温度的变化均表现为先升高后降低的趋势.GH4202合金最佳固溶处理工艺为1 110℃保温30 min后水冷,此时合金晶粒度为5.0级、晶界碳化物呈细小链状,晶内沉淀强化γ'相弥散析出,可保证合金具有优异的室温及高温力学性能.     

Effect of nitrogen content on the microstructure and mechanical properties of a cast nickel-base superalloy

The effects of nitrogen content on the microstructure and the mechanical properties of a cast nickel-base superalloy (CNS) have been investigated experimentally. Experimental results demonstrated that the grain structure of CNS samples was refined by increasing the nitrogen content, but the area percentage of microporosity has been augmented with increased nitrogen content. Increasing the nitrogen content resulted in the morphology evolution of carbide from an acicular or ‘Chinese hieroglyphs’ type to blocky one, while negligible change of the morphology of γ′ precipitates was observed. Finally, it was found that the tensile strength has no obvious variation as the nitrogen content increases from 5 to 26?ppm, but it reduces sharply when the nitrogen content is raised to 34?ppm. The elongation decreases gradually with increasing nitrogen content.     

表面缺陷对单晶高温合金高周疲劳性能的影响

在定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试棒,标准热处理后加工成旋转弯曲高周疲劳试样,试样中间位置用电火花加工成不同尺寸的孔洞以模拟叶片的表面缺陷,在980 ℃、应力分别为400 MPa和500 MPa条件下,研究表面孔洞对合金高周疲劳性能的影响,用扫描电镜分析了疲劳试样的断口形貌.结果表明,与标准试样相比,带有孔洞合金的高周疲劳寿命都有不同程度的降低,随着表面孔洞尺寸增大,合金的疲劳寿命逐渐减小.在合金试样的高周疲劳断口上可见疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区.相对于标准试样,带有孔洞试样疲劳源除了试样表面,还有表面孔洞,所有试样都为多源疲劳断裂.与高温下拉伸持久的断裂机制不同,高温下旋转弯曲高周疲劳为类解理断裂.      

一种单晶高温合金不同温度的高周疲劳性能

研究了一种单晶高温合金700 ℃和800 ℃的高周疲劳性能，采用扫描电镜和透射电镜分析了断口和断裂机制.结果表明，随着温度升高，合金的疲劳强度系数降低，Basquin系数增加，高周疲劳极限降低.合金700 ℃与800 ℃具有相同的高周疲劳断口，都有几个{111}面平面组成，为类解理断裂机制.疲劳断口由裂纹源区、扩展区和瞬断区3部分组成.裂纹起源于试样的表面或亚表面，并沿{111}面扩展.扩展区可见河流状花样、滑移带、疲劳弧线和疲劳条带特征.瞬断区可见解理台阶和撕裂棱.断裂后γ′相仍保持立方形状，位错不均匀分布在γ基体通道中.